西部民族医学院校虚拟实验教学研究与对策分析

王 强，赵 瑞，张 翼，唐锋意，周正诚

（右江民族医学院，广西 百色 533000）

西部民族医学院校虚拟实验教学研究与对策分析

王 强，赵 瑞，张 翼，唐锋意，周正诚

（右江民族医学院，广西 百色 533000）

针对西部民族医学院校传统实验教学存在问题，提出加强虚拟实验与传统实验结合，进一步改进虚拟实验条件，建立开放式、多元化虚拟实验室，大力提倡学生利用虚拟实验开展自主学习，以促进实验教学水平的提高。

西部民族医学院校；虚拟实验；实验教学

实验教学是高等教育教学的重要组成部分，是对学生基础理论知识、专业知识、基本实验技能、独立分析问题和解决问题能力的综合考查。实验教学有利于激发学生学习兴趣、强化学生基础理论知识、提高学生分析及解决问题能力、培养学生创新思维[1]。

实验教学分为传统实验（真实实验）教学和虚拟实验教学。虚拟实验教学是传统实验教学的必要补充和延伸，它作为一种新型实验教学模式，正在向数字化、网络化、虚拟化方向发展，现已在我国高校实验教学中得到了较为广泛的应用[2]。

为适应新形势，西部民族医学院校应认真分析传统实验教学中存在的问题，积极进行实验教学改革，充分发挥虚拟实验教学的优势，进一步提高医学生的实践能力。

1 传统实验教学存在问题

当前在西部民族医学院校，传统实验教学仍占据主导地位，多数实验是结合理论课程开设的，且只在教学计划规定的时间内进行；实验教学大多以教师为中心，忽略了对学生创新意识和应用能力的培养。具体来说，传统实验教学存在问题主要体现在以下几方面。

1.1 演示性、验证性实验过多

在实验过程中，学生只需按照教师预先设计好的或指导书上的步骤，按部就班地完成实验就行了。学生很少认真观察实验现象，主动思考实验过程中出现的问题。这样容易滋生惰性和盲从，不利于培养学生的主动性和创造性思维。

1.2 实验内容单一，缺乏层次性和重点

学生在动手能力和学习进度上差别的客观存在，导致了实验课上有部分学生总是提前完成，而部分学生又很难按时完成，甚至有学生根本不动手，借别人的实验报告抄一份交差。这种内容完全一致、难度没有层次的实验课，对基础较好的学生缺乏激励，对基础较差或比较散漫的学生又疏于鞭策，使得实验教学很难激发优秀学生的潜能，同时也很难提升后进生的素质。

1.3 实验效率低，运行成本高

实验设备是按照预先设计的实验项目购置的，能够支持的实验内容是确定的。由于功能单一，一台（套）设备往往只能支持一个（或一组）相近的实验，实验室容纳的学生人数有限，实验前还需专人进行实验准备，还有几乎不可避免的仪器设备损坏甚至损毁。另外，教学实验一般都是按照教学计划周期性进行的，在两次实验之间，这些仪器设备多是闲置的，既占用了实验室空间，还要由专人进行日常维护与保养。

1.4 实验设备陈旧，手段落后

学校的实验设备更新缓慢，很多新技术难以开展实验课。且实验设备数量严重不足，往往只能3～5人为一组进行实验或演示实验，使部分学生没有动手机会。如此种种原因势必造成医学院校实验教学长期处于、可有可无的地位，直接导致学生的动手能力不足，甚至培养出一些高分低能的学生，与素质教育背道而驰。

1.5 实验结果可控性差，教学效果受限

传统实验因受到实验准备、实验条件、操作程序及水平甚至环境等因素的影响与制约，每次实验不一定都能达到预期的效果，时常需要重复操作。而且，某些实验现象瞬间即逝，注意力稍不集中，便难以观察到实验现象或规律。由于受时空限制，学生要重复进行实验，或想根据自己的兴趣和特长设计相关实验，在一般情况下几乎不可能，也不允许。这在一定程度上影响了教学效果，不利于学生求知欲和创新精神的培养。

2 虚拟实验教学优势

虚拟实验教学是利用计算机创建一个实验操作环境，通过虚拟实验仪器或设备开展实验，达到与真实实验相一致的教学目的和要求。与传统实验教学相比，虚拟实验教学具有以下优点：

（1）使用便捷，可以灵活开展验证性、综合性、设计性、创新性、障碍性等实验。传统实验会占用很多时间、实验场地及实验仪器和材料，从实验项目提出到实验结束需教师全程指导协助。而利用计算机技术进行虚拟实验，从实验项目设计到调试都是在虚拟环境中进行，只要一台计算机和相关软件即可，学生可以随时随地完成实验。

（2）操作简单，交互性好。虚拟实验拥有良好的人机交互界面，能随时对学生给予提示和帮助。

（3）降低实验成本，可重复开展实验。虚拟实验是虚拟环境下的实验，即使操作不当，也不会损坏仪器，降低了实验风险。同时，某些真实实验由于所需的实验仪器、材料等比较昂贵而常常无法开展，虚拟实验则起到较好的替代及补充作用。

（4）有利于激发学生学习兴趣，培养学生探究精神和创新意识。实验教学的目的是让学生在掌握有关知识和技能的同时，获得较高的创新意识和创新能力；在巩固和运用知识的基础上，重点进行知识和技术的运用与创新。对于虚拟实验，学生可自行组织、自由操作和调试，有助于学生深入理解实验设计思想；同时这种自主探索的实验活动，可以极大地激发学生的学习兴趣，最大限度地发挥学生的主动性和创造性。

（5）适应学科发展，突破时空限制。现代科学技术迅猛发展，实验教学相对于学科发展有一定滞后性，使实验教学内容具有理论验证性和内容单一性特征。虚拟实验是解决验证性和单一性的有效途径，不但能营造一个跟随技术发展趋势的实验环境，而且具有适度超前性。同时，实验教学内容综合性较强，它既综合单一学科的知识和技术，又融入相关学科内容。实验环境虚拟化意味着实验活动可以在很大程度上脱离真实空间和时间限制，摆脱传统实验教学的束缚，对于某些因受时空限制而在真实世界中无法观察和控制的过程与现象，可通过计算机技术进行真实模拟。

（6）虚拟实验功能全，效率高。虚拟实验对象数据库可做到实验素材规格、品种齐全，并易于升级换代和增加新品种，从根本上解决了因元器件和仪器仪表不全而影响实验的问题。另外，虚拟实验可充分利用计算机优势，使虚拟实验室具有良好的在线帮助和学习功能，从而使学生迅速掌握实验研究原理，达到实验研究的具体目标和要求，大大提高了学习和研究效率。

3 开展虚拟实验教学需注意的事项

3.1 加强虚拟实验与真实实验的结合

尽管虚拟实验有许多优点，但是与真实实验相比还存在一定差距，若过于依赖虚拟实验，则不利于学生动手能力的培养。因此，虚拟实验不能完全替代真实实验，不应成为实验教学的主体，应作为真实实验的有效补充和延伸。虚拟实验可为真实实验做准备，为真实实验、临床见习等实践教学做好“预演”，使学生深入理解实验原理、熟悉实验过程、掌握实验操作步骤，从而提前发现真实实验中可能遇到的问题，减少实验错误，提高实验效率，节约实验成本。同时，通过虚拟实验预演和真实实验验证，还可以进一步强化学生实验技能，提高实验教学效果。

加强虚拟实验与真实实验的结合，不仅有利于强化学生的创新意识，改进学生思维模式，还有利于学生树立全局观念，预先对真实实验形成整体认识，在此基础上进行真实实验，可加深学生对教学内容的理解和掌握，收到满意的实验效果。

3.2 改进虚拟实验教学条件

为提高学生对虚拟实验的兴趣和重视程度，应进一步改进现有虚拟实验教学条件，增加一些设计性操作或考查试题。例如，每个虚拟实验的实验装置不直接给出，只是提供各模拟器件，要求学生自己组装，有利于学生对实验装置结构的了解，增加实验的趣味性。再如，可在实验原理、实验内容、数据处理、实验结果等之后设置若干考查试题，要求学生正确回答后才能进行下一步操作，从而促使学生深入理解、认真对待虚拟实验。

3.3 建立开放式、多元化虚拟网络实验室

建立开放式、多元化虚拟网络实验室，学生可以在教师规定的时间内随时进入该实验室，自行在线完成指定的虚拟实验项目，也可根据自己的兴趣开展其他虚拟实验。这不仅有效解决了实验课时偏少问题，而且激发了学生学习兴趣，使实验教学内容在时间和空间上得到延伸[3]。另外，虚拟实验网络开放式、多元化实验室的建立可为学生开展自主学习提供先决条件，并可显著提高实验教学资源的利用率。

3.4 提高学生虚拟实验自主学习意识

教师应积极引导并鼓励学生课外多利用虚拟实验进行自主学习，不仅可作为真实实验开展前的预实验，也可作为相关知识点的课前预习和课后复习。另外，鼓励学生自主设计、自行开展相关虚拟实验，激发学生的学习兴趣，培养学生的探究精神和创新意识，形成自主学习的良好氛围。

4 结语

医学院校要求学生不仅打好理论基础，而且有精湛的临床技能。因此，加强实验教学至关重要。而对于西部民族医学院校来说，虚拟实验可以有效弥补硬件资源不足，提高实验教学效果和质量。但同时也应清楚地认识到虚拟实验不能完全替代真实实验，它只是传统实验教学的必要补充和延伸。因此，在实验教学过程中，应调节好虚拟实验与传统实验的关系，注重二者的优势互补，最大限度地发挥二者的优势，以促进实验教学水平的提高。

[1]肖谷清，王姣亮，谢丹，等.环境工程专业实验课研究型教学探讨[J].中国电力教育，2013（1）：130-131.

[2]孟庆建，何志勇，许宁.计算机仿真系统在环境工程专业实践教学中的应用[J].化工高等教育，2004（4）：66-68.

[3]黄英群，王秀娥，俱海浪，等.计算机仿真实验在物理实验教学中的作用[J].大学物理实验，2011，24（2）：91-92.

G420

A

1671-1246（2014）19-0089-02

注：本文系广西高等教育教学改革工程研究项目（2013JGB206）研究成果